Universidad Autónomade Nuevo León

Facultad de IngenieríaMecánica y Eléctrica

Procesos de Manufactura

Esquema conceptual: Procesos de soldadura y corte de metales

M.C. Yadira González Carranza

Alumno: Matrícula:

Omar Francisco Alonso Saavedra 1544226Omar Alejandro Rivera Flores 1559420Paola García Cardenas 1646399

Salón: 2-301 Hora: Martes M4-M6

San Nicolás de los Garza, NL 8 de octubre de 2013

Soldadura

Proceso para la unión de dos metales por medio de calor y/o presión

Existen 10 tipos de soldadura

Soldadura blanda

Soldadura fuerte

Se clasifica según la forma en que se aplica el metal de aporte en:*Inmersión*Horno*Soplete*Eletcricidad

Soldadura por forja

Soldadura con gas

Tipos de soldadura con gas:*Soldadura oxhídrica

*Soldadura autógena

Soldadura con

resistencia

Se clasifica en:*Soldadura por puntos*Soldadura por resaltes*Soldadura por costura*Soldadura a tope

Soldadura por

inducción

Soldadura por arco eléctrico

Utiliza electrodos tipo:

*De carbón*Metálicos

*Recubiertos

Soldadura por arco con gas protegido

Existen dos tipos de soldadura por arco protegido:*Soldadura TIG*Soldadura MIG

Soldadura por

fricción

Soldadura por

vaciado

Soldadura por

explosión

2. Procesos de soldadura y corte de metales

Procesos de soldadura y corte de metales

Soldadura. Es un proceso para la unión de dos metales por medio de calor y/o presión y se define como la liga metalúrgica entre los átomos del metal a unir y el de aporte.

Tipos de soldadura

1. Soldadura blanda2. Soldadura fuerte3. Soldadura por forja4. Soldadura con gas5. Soldadura por resistencia6. Soldadura por inducción7. Soldadura por arco8. Soldadura por vaciado9. Soldadura por fricción10.Soldadura por explosión

Las uniones de soldadura se conocen como juntas, existen varios tipos, siendo las siguientes las de mayor aplicación.

Unión a tope Unión traslapada Unión con doble chaflán

Unión con lanceta Unión con apoyo Unión de bisagra

Unión L con chaflán Unión L con doble chaflán

La aplicación del tipo de junta dependerá fundamentalmente del tipo de material a utilizar, la apariencia de la unión y de su uso.

1. Soldadura blanda

Es la unión de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado aporte, el cual se aplica en estado líquido.

El punto de fusión de los metales no debe ser superior a los 430°C, los metales de aporte utilizados son aleaciones de plomo y estaño que funden entre los 180 y 370°C.

Este tipo de soldadura es utilizada para piezas que no estarán sometidas a grandes cargas o fuerzas, una de sus principales aplicaciones es la unión en circuitos eléctricos, utilizando un cautín que funde el metal de aporte y fluye por capilaridad.

2. Soldadura fuerte

Se aplica también metal de aporte cuyo punto de fusión es superior a los 430°C y menor que la temperatura de fusión del metal base, algunos metales de aporte utilizados para este proceso son:

Cobre. Su punto de fusión es de 1083°C. Bronces y latones. Funden entre 870 y 1100°C. Aleaciones de plata. Funden entre 630 y 845°C. Aleaciones de aluminio. Funden entre 570 y 640°C.

La soldadura fuerte se clasifica según la forma en que se aplica el metal de aporte en:

Inmersión. El metal de aporte previamente fundido se introduce entre las dos piezas que se van a unir, y al momento de enfriarse las piezas quedan unidas.

Horno. El metal de aporte se aplica en estado sólido entre las piezas a unir en un horno de gas o eléctrico.

Soplete. El calor se aplica de manera local entre las partes del metal a unir, y el metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta.

Electricidad. La unión del metal a unir y el aporte se puede lograr por el calentamiento mediante resistencia a la corriente, por inducción o por arco eléctrico.

3. Soldadura por forja

Es el proceso de soldadura más antiguo, que consiste en el calentamiento de las piezas a unir hasta su estado plástico y posteriormente por medio de presión o golpeteo se logra la unión de las piezas.

4. Soldadura con gas

Incluye a todas las soldaduras que emplean gas para generar la energía necesaria para fundir el material de aporte. Los combustibles más utilizados son el acetileno y el hidrógeno los que al combinarse con el oxígeno como comburente generan las soldaduras autógena y oxhídrica, respectivamente.

La soldadura autógena se logra al combinar el acetileno y el oxígeno en un soplete. Se conoce como autógena porque presenta autonomía para ser manejada en diferentes medios (oxidante, reductor y neutral).

La soldadura oxhídrica es producto de la combinación del oxígeno y el hidrógeno en un soplete, la temperatura generada en este proceso es entre 1500 y 2000 °C.

En los sopletes de la soldadura autógena se pueden obtener 3 tipos de flamas que son:

Oxidante: cuando el oxígeno está en mayor proporción.

Reductora: cuando el acetileno está en mayor proporción. Neutral: cuando el oxígeno y el acetileno, están en la misma proporción.

La flama neutral es la de mayor aplicación.

La temperatura alcanzada en la soldadura autógena puede ser hasta 3500°C.

En la soldadura autógena puede emplearse aire en vez de oxígeno, lo que genera que la temperatura de esta flama sea menor en un 20% en comparación con la que usa oxígeno.

En este tipo de soldadura el soplete es conocido como Mechero Bunsen.

5. Soldadura con resistencia

Consiste en hacer pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir, como en la unión de los mismos la resistencia es mayor que en sus cuerpos se generará el aumento de temperatura, aprovechando esta energía y con un poco de presión se genera la unión.

La corriente eléctrica pasa por un transformador en el que se reduce el voltaje de 120 ó 240 V a 4 ó 12 V y se eleva el amperaje considerablemente para aumentar la temperatura.

Este tipo de soldadura es aplicable a casi todos los metales excepto estaño, zinc y plomo.

La soldadura por resistencia se clasifican como:

Soldadura por puntos. La corriente eléctrica pasa por dos electrodos con punta, debido a la resistencia del material a unir se logra el calentamiento y con la aplicación de presión sobre las piezas se genera un punto de soldadura, las máquinas soldadoras por puntos pueden ser fijas o móviles, o bien estar acopladas a un robot o brazo mecánico.

Soldadura por resaltes. Es un proceso similar al de puntos, sólo que en esta se producen varios puntos a la vez en cada ocasión que se genera el proceso.

Soldadura por costura. Consiste en el enlace continuo de dos piezas de lámina traslapadas. La unión se produce por el calentamiento obtenido por la resistencia al paso de la corriente y la presión constante que se ejerce por dos electrodos circulares.

Soldadura a tope. Consiste en la unión de dos piezas con la misma sección, éstas se presionan cuando está pasando por ellas la corriente eléctrica, con lo que se genera el calor en la superficie de contacto.

6. Soldadura por inducción

Se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia que se tiene al flujo de la corriente eléctrica inducida en las piezas a unir, el proceso consiste en la conexión de una bobina a los metales a unir y debido a que en la unión de los metales se da más la

resistencia al paso de la corriente inducida en esa parte es en la que se genera el calor y aplicando un poco de presión se genera la unión de las piezas.

La soldadura por inducción de alta frecuencia utiliza corrientes en el rango de 200 000 a 500 000 Hz, mientras que la soldadura por inducción normal sólo utiliza frecuencias entre los 400 y 450 Hz.

7. Soldadura por arco eléctrico

Es el proceso en el que su energía se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico que se forma entre la pieza y un electrodo, por lo regular el electrodo también actúa como metal de aporte, el que con el arco eléctrico se funde, para que así pueda ser depositado entre las piezas a unir.

La temperatura que se genera en este proceso es superior a los 5 500 °C. La corriente utilizada puede ser directa o alterna, utilizándose la mayoría de las veces la directa debido a que genera un arco más estable.

Las máquinas para corriente directa se construyen con capacidades de hasta 1 000 V con corrientes de 40 a 95 A. Mientras se efectúa la soldadura el voltaje del arco es de 18 a 40 V.

Tipos de electrodos

1. Electrodos de carbón . En la actualidad son poco utilizados; el electrodo se utiliza sólo como conductor para generar calor, el metal de aporte se agrega por separado.

2. Electrodos metálicos . El propio electrodo sirve de metal de aporte al derretirse sobre el material a unir.

3. Electrodos recubiertos. Son electrodos metálicos con un recubrimiento que mejora las características de la soldadura, son los más utilizados en la actualidad.

Funciones de los recubrimientos de electrodos.

Proporcionan una atmósfera protectora. Proporcionan escoria de características adecuadas para proteger al metal fundido. Estabiliza el arco. Añadir elementos de aleación al metal de la soldadura. Reduce las salpicaduras del metal. Elimina impurezas y óxidos. Disminuye la velocidad de enfriamiento de la soldadura.

Las composiciones de los recubrimientos de los electrodos pueden ser orgánicas e inorgánicas, y estas sustancias se pueden dividir en las que forman escoria y las que son fundentes. Algunos de los principales compuestos son:

Para formación de escoria se utilizan: SiO2, Mn2 y FeO. Para mejorar el arco se utilizan: Na2O, CaO, MgO y TiO2. Desoxidantes: grafito, aluminio, aserrín.

Para mejorar el enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y asbestos. Para mejorar la aleación y la resistencia de la soldadura: V, Cs, Co, Mo, Al, Zr, Cr,

Ni, Mn y W.

Soldadura por arco con hidrógeno atómico

Es un sistema generador de un arco eléctrico en el cual se agrega hidrógeno para liberar calor con una mayor intensidad que en un arco común, la temperatura alcanzada en este proceso es superior a los 6 000 °C.

Soldadura por arco con gas protector

En este proceso la unión se logra por el calor generado por un arco eléctrico que se genera entre un electrodo y las piezas, pero el electrodo se encuentra protegido por una copa por la que se inyecta un gas inerte como argón, helio o CO2. Con lo anterior se genera un arco protegido contra la oxidación y además perfectamente controlado.

Existen dos tipos de soldadura por arco protegido:

Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) Soldadura MIG (Metal Inert Gas)

Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas)

En este proceso se utiliza un electrodo no consumible de Tungsteno sólido, el electrodo, el arco y el área alrededor de la soldadura fundida son protegidas de la atmósfera por un escudo de gas inerte, si algún metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la soldadura que se va formando.

La soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el propósito de soldar metales anticorrosivos y otros metales difíciles de soldar. En la actualidad se emplea prácticamente en todos los metales usados comercialmente.

En cualquier tipo de proceso de soldadura, la mejor soldadura que se puede obtener es aquella donde la soldadura y el metal base comparten las mismas propiedades físicas, químicas y metalúrgicas. Para lograr estas condiciones la soldadura fundida debe estar protegida de la atmósfera durante su operación, de otra manera el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera se combinarían literalmente, con el metal fundido resultando en una soldadura débil y con porosidad.

En el proceso TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmósfera por un gas inerte que es alimentado a través de una antorcha, Argón y Helio son los gases usados en este proceso. El Argón es mayormente utilizado por su gran versatilidad en la aplicación exitosa de una gran variedad de metales. El Helio genera un arco más caliente, permitiendo una elevación de voltaje en el arco del 50-60%, este calor extra es útil especialmente cuando la soldadura es aplicada en secciones muy pesadas.

Dado que la soldadura está aislada 100% de la atmósfera, este tipo de soldaduras TIG son más fuertes, más dúctiles y más resistentes a la corrosión que las soldaduras hechas con el proceso ordinario de arco manual (electrodo recubierto).

Este proceso puede ser ejecutado en casi todos los metales usados industrialmente, incluyendo las aleaciones de Aluminio, Acero Inoxidable, aleaciones de Magnesio, Níquel y las aleaciones con base de Níquel, Cobre, Cobre-Silicio, Cobre-Níquel, Plata, Bronce fosfórico, aleaciones de Acero de alto y bajo Carbón. Hierro colado, entre otros.

La fuente de poder para TIG puede ser de Corriente Directa o Corriente Alterna.

Soldadura MIG (Metal Inert Gas)

La soldadura GMAW (Gas Metal Arc Welding) o soldadura MIG (Metal Inert Gas) es también conocida como Gas Arco Metal o MAG, donde un arco eléctrico es mantenido entre un alambre sólido que funciona como electrodo continuo y la pieza de trabajo. El arco y la soldadura fundida son protegidos por un chorro de gas inerte o activo. El proceso puede ser usado en la mayoría de los metales y la gama de alambres en diferentes aleaciones y aplicaciones es casi infinita.

La soldadura MIG es inherentemente más productiva que la MMA (Soldadura de arco manual), donde las pérdidas de productividad ocurren cada vez que el soldador se detiene para reemplazar el electrodo consumido.

Existen 3 técnicas de aplicación para el proceso MIG conocidas como:

Transferencia por corto circuito . También conocido como “arco corto”, “transferencia espesa” y “micro wire”, la transferencia del metal ocurre cuando un corto circuito eléctrico es establecido, esto ocurre cuando el metal de la punta del alambre hace contacto con la soldadura fundida.

Transferencia globular. El proceso ocurre cuando las gotas del metal fundido son lo suficientemente grandes para caer por la influencia de la fuerza de gravedad.

Transferencia por rociado (spray arc). Diminutas gotas de metal fundido llamadas “moltens” son arrancadas de la punta del alambre y proyectadas por la fuerza electromagnética hacia la soldadura fundida.

Lo que determina la ejecución correcta de este proceso es:

La fluidez de la soldadura fundida. La forma del cordón de la soldadura y sus bordes. La chispa o salpicaduras que genera (Spatter).

Un buen procedimiento de soldadura está caracterizado por la poca presencia de porosidad, buena fusión y una terminación libre de grietas o quebrajamientos.

La porosidad, es una de las causas más frecuentemente citadas de una soldadura pobremente ejecutada, es causada por el exceso de oxigeno de la atmósfera, creada por el gas usado en el proceso y cualquier contaminación en el metal base, que, combinado con el carbón en el metal soldado forma diminutas burbujas de monóxido de carbono (CO). Algunas de estas burbujas de CO pueden quedar atrapadas en la soldadura fundida después que se enfría y se convierten en poros mejor conocidos como porosidad.

Una suficiente desoxidación del cordón de soldadura es necesaria para minimizar la formación de monóxido de carbono CO y por consiguiente la porosidad. Para lograr esto, algunos fabricantes han desarrollado alambres que contienen elementos con los cuales el oxígeno se combina preferentemente al carbón para formar escorias inofensivas. Estos elementos, llamados desoxidantes, son manganeso, sílice, aluminio y zirconio.

Las mezclas de gases con base de argón proveen transferencias de metales más estables y uniformes, buena forma del cordón de soldadura y las salpicaduras son reducidas al mínimo, además de un rango más bajo en la generación de humo.

Continuos desarrollos al proceso de soldadura MIG lo han convertido en un proceso aplicable a todos los metales comercialmente importantes como el acero, aluminio, acero inoxidable, cobre y algunos otros.

8. Soldadura por vaciado

Con algunos materiales la unión no se puede hacer por los procedimientos antes descritos debido a que no fácilmente aceptan los metales de aporte como sus aleaciones. Para lograr la soldadura de estos metales en algunas ocasiones es necesario fundir del mismo metal que se va a unir y vaciarlo entre las partes a unir, con ello cuando solidifica las piezas quedan unidas. A este procedimiento se le conoce como fundición por vaciado.

9. Soldadura por fricción

En este proceso la unión se logra por el calor que se genera al girar una de las piezas a unir en contra de la otra que se encuentra fija, una vez alcanzada la temperatura adecuada se ejerce presión en las dos piezas y con ello quedan unidas.

10. Soldadura por explosión

Esta soldadura también se llama de recubrimiento consiste en la unión de dos piezas metálicas, por la fuerza que genera el impacto y presión de una explosión sobre las proximidades a las piezas a unir. En algunas ocasiones, con el fin de proteger a las piezas a unir, se coloca goma entre una de las superficies a unir y el yunque que genera la presión.

CONCLUSIONES

En este tema pudimos entender primeramente lo que es soldadura, que es

básicamente la unión de 2 metales por acción de calor y/o la presión, o

también puede definirse como la liga metalúrgica entre los átomos de los

metales a unir.

Con el presente trabajo logramos aprender los principales métodos de

soldadura que existen, y bajo qué condiciones y como se lleva a cabo cada

uno de ellos. También aprendimos cuales son las distintas clasificaciones o

tipos que tiene cada proceso de soldadura, así como también cuáles son las

más utilizadas hoy en día.

Asimismo adquirimos conocimientos sobre cuando se aplica cada tipo de

soldadura, esto depende principalmente del metal o los metales que vayamos

a unir, ya que en algunos casos no se logra la unión adecuada de dichos

metales porque el método utilizado no es compatible con el material que

deseamos soldar. Por ello es importante que primeramente investiguemos

mediante cuales procesos podemos soldar los metales que deseemos unir, y si

este proceso es práctico y está a nuestro alcance.

Otro punto importante que estudiamos en este tema es los diferentes tipos de

unión que existen en los procesos de soldadura, como pueden ser unión a

tope, con traslape, con lanceta, entre otras; y estas dependerán del tipo de

material que utilicemos.

En general, podemos decir que es muy importante conocer los métodos de

soldadura que existen, ya que tienen muchas aplicaciones y son muy

utilizados en la industria, por lo que son conceptos básicos que debemos

conocer como ingenieros.

BIBLIOGRAFÍA

Apuntes de clase.